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內燃機的詳細歷史

內燃機的詳細歷史

內燃機的發展有150多年的悠久歷史,內燃機是汽車工業和人類歷史上具有裏程碑意義的發明。從公路上的汽車和摩托車到空中的飛機和海上的船只,內燃機幾乎所有車輛的心臟。這種發動機是老式蒸汽機或外燃式發動機的繼承者。然而,這款發動機無疑比它的前代發動機效率高得多。

蒸汽機和內燃機之間的根本區別在於,內燃機中的燃料通過反復點火在內部燃燒,產生的氣體推動活塞。而蒸汽機中,燃料在外部燃燒,產生的熱量使工作流體(例如水)蒸發,工作流體進壹步膨脹並作用於發動機,以產生運動和可用功。內燃機的發展有150多年的悠久歷史,幾個偉大的思想促成了內燃機發展到今天的水平。

1860年以前的發明

1860年是內燃機歷史上的基準年,因為在這壹年,艾蒂安·萊諾瓦開發了第壹臺商業上成功的內燃機。然而,在此之前,許多工程師和科學家進行了幾次有希望的嘗試。

大約在勒諾瓦之前50年,法國工程師尼塞佩爾·尼普塞和克勞德·尼普塞制造了壹種內燃機,其燃料是苔蘚、煤塵和樹脂的混合物。他們將其命名為“Pyréolophore”,這臺發動機獲得了拿破侖·波拿巴的專利。這臺發動機之後不久,弗朗索瓦·伊薩克·德·裏瓦茲(Francois Issac De Rivaz)發明了壹臺氫氧動力內燃機,使用了電火花作為點火裝置。裏瓦茲的研究較為深入,把他的發動機安裝在壹輛馬車上,這輛馬車成為世界上第壹輛內燃機汽車。

幾年後,1823年,塞繆爾·布朗獲得了第壹臺可用於工業生產的內燃機專利,它也被稱為“氣體真空發動機”,使用大氣壓工作。他展示了它在駕駛馬車和船只方面的效率,1930年,這臺發動機成功地將英格蘭克羅伊登運河的水抽到了上遊。

這些發明引起了幾位創新者的興趣,在接下來的幾年裏,出現了壹些獨特的發展。1826年,美國的塞繆爾·莫雷(Samuel Morey)開發了壹種帶有化油器的無壓縮氣體或蒸汽發動機。1833年,英國的萊繆爾·韋爾曼·賴特(Lemuel Wellman Wright)再次發明了壹種帶有水套氣缸的臺式雙作用燃氣發動機。威廉·巴內特的發動機於1838年開發,被認為是第壹臺采用氣缸壓縮的發動機。

1860及以後:從二沖程發動機到四沖程發動機

在接下來的幾年裏,發生了壹些其他的發展,但1860年,簡-約瑟夫·埃蒂安·萊諾瓦(Jean-Josef Etienne Lenoir)取得了重大突破。他發明了壹種燃氣內燃機,被認為是第壹種功能性內燃機。

1863年,萊諾瓦將這種發動機安裝在壹輛車上,並將其命名為“Hippomobile”。他駕駛這輛車從巴黎到若昂維爾-勒龐(Joinville le Pont)行駛了九公裏,然後又回來。他使用松節油衍生物作為燃料,因此,它是第壹輛裝有液體燃料內燃機的汽車。然而,萊諾瓦的Hippomobile無法滿足速度的需求。它的二沖程發動機只能產生100轉/分的轉速,平均速度為每小時6公裏。

雖然萊諾瓦的發動機在汽車工業中並不十分成功,但其尺寸和重量的減小給許多人留下了深刻印象。之後,德國工程師尼古拉斯·奧古斯特·奧托(Nicolaus August Otto)承擔了使這種發動機更高效的任務。他開始探索乙醇作為燃料的潛力,並安裝四沖程發動機以提高發動機效率。

經過十二年的嚴格實驗和多次失敗後,1872年,奧托成功地根據阿爾方斯·博·德·羅查斯的原理開發了壹款功能強大的四沖程發動機,並確立了進氣、壓縮、燃燒和排氣的原理。迄今為止,汽車和摩托車中的所有內燃機都按照奧托所述的原理工作。

19世紀80年代:發動機成為車輛的理想選擇

奧托的發動機及其開發無疑比勒諾瓦的更強大,然而,它的重量成了汽車關註的問題。它們在工廠工作得很好,但不是最適合車輛的。戈特利布·戴姆勒(Gottlieb Daimler)和威廉·邁巴赫(Wilhelm Maybach)隨後承擔了優化這臺發動機的任務。,他們倆從1881年開始進行自己的實驗,以開發小型、快速、能夠為陸地和水上車輛提供動力的發動機。

他們的第壹次成功是在1883年,當時他們開發了壹種帶有熱管點火的汽油燃氣發動機,每分鐘650轉就能產生1馬力。它體積小,相對較輕,非常適合用於車輛。兩人進壹步提高了能力,從而開發了摩托車的前身,他們將其命名為“Retiwagen”。

1886年,他們在壹輛四輪馬車上安裝了壹臺名為“祖父時鐘”的發動機,1889年,他們創造了第壹輛搭載1.5馬力電動機的完全自行式汽車。到1900年,戴姆勒和邁巴赫將汽車發動機的功率提高到35馬力,最高速度可達90公裏/小時。

繼這些開創性的發明之後,許多汽車公司的成立在其中發揮了重要作用。當世界經歷了兩次毀滅性的戰爭時,汽車的性能要求發生了徹底的變化。這大大促進了陸地、水上和空中發動機的發明和發展。之後,人們對汽車的看法發生了變化,人們開始購買更多的汽車,從而產生了幾項創新,使內燃機成為今天的樣子。

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